CFD-Visualisierung – ein kleines How-to und eine große Überraschung!

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Dies ist eine wunderbare Simulation, aber die Grenzen sind nicht festgelegt. Um die Informationen aus dieser CFD-Visualisierung zu erhalten, müssen Sie gleichzeitig die sich ändernden Farbkartengrenzen und das sich ändernde Bild verfolgen. Wäre es nicht einfacher, wenn die oberen Grenzen ebenfalls feststehen würden? Man könnte sogar die Abkühlung des Randes sehen. Aber später mehr zu den Farben. Vielleicht.

Natura non facit saltus. Ihr CFD schon.

Jede Zelle Ihres CFD-Netzes kann nur einen Wert pro Skalar und pro Zeitschritt haben. Das liegt in der Natur der Diskretisierung. In der Natur ist das nicht so. In der Natur gibt es keine endlichen Volumina mit einem hohen Druck und im nächsten endlichen Volumen herrscht ein konstant niedrigerer Druck. Dennoch zeigt Ihre CFD-Visualisierung dies an. Darf ich Ihnen vorstellen: die glatte Überblendung.

Sie könnten sagen: Ja, aber das sind nicht meine CFD-Ergebnisse. Sie könnten auch argumentieren, dass dies vermutlich näher an der Realität ist als Ihre CFD-Ergebnisse.

Sie kennen die Macht der grünen Seite nicht!

Apropos diskrete Stufen: Ihre Farbkarte hat sie auch. Und da Sie das Gleichgewicht an die Druckgrenzen gebracht haben – warum nicht den neutralen Boden hervorheben?

Nur weil es 2 ist⁵bedeutet das nicht, dass 32 Farbstufen immer die richtige Wahl sind. Wenn Sie eine echte neutrale Farbe haben, sollten Sie sie hervorheben! Wenn Sie die Anzahl der Farbstufen auf eine ungerade Zahl ändern, bedeutet dies, dass Sie eine eindeutige Farbe für den Nullpunkt in Ihrer CFD-Visualisierung haben.

Ihre Augen können Sie täuschen. Trauen Sie ihnen nicht.

Als Nächstes wollen Sie das Grün loswerden. Haben Sie schon bemerkt, wie es direkt in Ihr Gesicht, vom Bildschirm weg, stößt?

Der neuere Standard der „hellen“ Farben ist vielleicht friedlicher und weniger grün, aber ist er auch gut? Und stellt Ihr Gerät sie realistisch dar, so wie sie sein sollen? Ist Ihr Bildschirm DCI-P3-farbkalibriert und in der Lage, 99 % des some-brand-RGB-Spektrums abzudecken?

Monitore können 100 % Rot, 100 % Grün und 100 % Blau anzeigen – aber können Sie behaupten, dass Sie diese Farben gleichermaßen sehen? Nicht einmal Menschen mit „normalem“ (was auch immer das sein soll…) Farbsehvermögen können mehr als 10 Millionen der 16 Millionen Farben sehen, die ihr Bildschirm darstellen kann. Und hier geht es nur um die Sichtbarkeit, nicht einmal um die Wahrnehmung. Hier ist also etwas Menschlicheres, eine gleichmäßig wahrgenommene Farbkarte.

Das mag wahrnehmungsmäßig funktionieren. Aber man kann es verbessern. Oder gefällt Ihnen diese CFD-Visualisierung?

Wie viele Farben brauchen Sie eigentlich?

Eine. Oder zwei.

Nein, ich scherze nicht, aber für einen einzelnen Skalar, der sich im Wert ändert, braucht man nur eine Farbe, die sich in der Sättigung oder in der Helligkeit ändert. Da Sie aber eine Skala mit einem neutralen Grundwert in der Mitte haben, sollten Sie zwei Farben verwenden. So etwas wie kalt-neutral-warm (beachten Sie die 31 Farbstufen).

Hier wird es etwas kompliziert, denn Rot kann als „negativ“, aber auch als „warm“ = hohe Temperatur verstanden werden. Was denken Sie, sollte diese Farbkarte invertiert werden?

Oder nehmen Sie einfach zwei Farben aus dem Branding Ihres Unternehmens und konzentrieren Sie sich ein wenig mehr auf die Unterschiede um den neutralen Grund herum.

Kontext für Ihre Simulation.

Wenn Sie Ihre Simulation erklären müssen, haben Sie Ihre Aufmerksamkeit verloren.

Wenn es in Ihrer Simulation um einen Zug geht, zeigen Sie den Zug.

Zeigen Sie, worum es geht – und was dahinter liegt!

Ich höre Sie schon fast sagen „aber der Aufwand…“ – wie viel Aufwand war denn Ihre Simulation bisher? Aber auf jeden Fall: Sie haben Recht. Es ist Aufwand. Aber die Nachbearbeitung nur wegen des Aufwands auszulassen, ist so, als ob man einen Marathon abbricht, weil der letzte Kilometer die Anstrengung ist. Und es wird bald leichter werden.

Ray wer?

Das Update 2506 stattet unser Simcenter STAR-CCM+ mit einem neuen Hyperdrive aus: Ray Tracing.

Bevor Sie fragen: Dies ist nicht Omniverse. Das ist nicht Unity. Das ist nicht Unreal.

Wir nennen es Studio Scene, und es ist ab Update 2506 in Simcenter STAR-CCM+ integriert. Es verwendet Ray Tracing für eine schnellere und realistischere Visualisierung. Es ist hochgradig interaktiv, so dass man nicht warten muss, um Änderungen vorzunehmen.

Ich finde Ihren Mangel an Hardware beunruhigend.

Was brauchen Sie, um die Kraft dieser neuen Funktion zu nutzen? Ray Tracing wird von Ray Tracing Cores („RT“) auf GPUs ausgeführt. Sie können diese Zahlen auf verschiedenen Seiten finden, auf Herstellerseiten oder von Dritten wie techpowerup.com.

Darüber hinaus ist ein gewisser GPU-Speicher erforderlich, beginnend mit einem Minimum von 4 GB VRAM. Nichts Besonderes, wenn es um neue Hardware geht, beginnend unter 200 $.

Und wie fühlt es sich an?

Für Sie und mich ist die größte Veränderung die Interaktivität während der Nutzung. Sie können durch die Szene navigieren und sie verändern, Anzeigegeräte, Materialien, Sichtbarkeit von Teilen, Skalare… anpassen.

Erwarten Sie nicht, dass die fertige CFD-Visualisierung in Echtzeit erscheint. Aber selbst auf meiner RTX 3070 kann ich das gesamte Zugmodell ohne Verzögerung bearbeiten. Sicher, beim Navigieren habe ich nicht sofort alle Reflexionen. Klar, die Lichter brauchen einen Moment. Aber das ist erst der Anfang. Und eine RTX 3070 ist keineswegs das Neueste und Beste im Jahr 2025.

Die Qualität der CFD-Visualisierung ist nicht mehr ein Multi-Parameter-Tuning, sondern fünf Optionen von sehr niedrig bis sehr hoch. Und es geht im Grunde „nur“ darum, wie lange die Strahlenverfolgung läuft.

Wo Licht ist, gibt es immer auch Reflexionen.

Raytracing ist nur ein Werkzeug. Man braucht ein paar mehr Ideen, wie man es realistisch aussehen lassen kann. Zum Beispiel sehen spiegelnde Oberflächen viel besser aus, wenn sie etwas zum Reflektieren haben!

Fügen Sie einfach ein paar „Kopien“ Ihrer Mischbehälterbaugruppe im Hintergrund hinter der Kamera hinzu. Wie das geht? Verwenden Sie eine einfache Transformation!

(Hinweis zu Laufzeit und Ressourcen: Diese CFD-Visualisierung wurde in 4k auf der RTX3070 gerendert und benötigte etwa 20s pro Frame)

Erzählen Sie die ganze Geschichte.

Letzter Tipp: Gehen Sie einen Schritt weiter. Fügen Sie die gesamte Geometrie hinzu. Geben Sie dem Thema einen visuellen Elevator Pitch. Spielen Sie mit dem Drehbuch, dem Ausschneiden einiger Geometrien und der Kamerabewegung. Geben Sie sich die Möglichkeit, sich selbst mit Ihrer eigenen Simulation zu beeindrucken!

Hier ist eine Arbeit von meinen Kollegen. Die Simulation selbst brauchte den Tunnel nicht. Nicht die Passagiere.

Aber sie braucht Ihren Stolz. Den Neid Ihrer Kollegen. Die Freude Ihres Kunden. Die Überraschung Ihres Direktors. Das Wohlwollen Ihres CEOs.

Simcenter STAR-CCM+ 2506 wird Anfang Juli 2025 veröffentlicht.

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